一种系数编解码方法和系数编解码装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种系数编解码方法和系数编解码装置，用于减少冗余的编解码方式，提高系数编解码过程中的编解码性能。在系数编码方法中，对残差块进行量化操作，以得到量化系数块；使用预设的多个模板确定量化系数块中的非零系数对应多个模板中每个模板的分布信息，多个模板包括：当前模板，非零系数对应当前模板的分布信息包括：非零系数在当前模板的内部区域以及外部区域的分布情况；根据非零系数对应多个模板中每个模板的分布信息分别对量化系数块进行扫描和编码，以得到多个模板分别对应的系数编码结果；根据多个模板分别对应的系数编码结果从多个模板中选择出目标模板，目标模板和目标模板对应的系数编码结果包含于待发送的编码码流中。含于待发送的编码码流中。含于待发送的编码码流中。

【技术实现步骤摘要】
一种系数编解码方法和系数编解码装置


[0001]本申请涉及计算机处理领域，尤其涉及一种系数编解码方法和系数编解码装置。

技术介绍

[0002]目前，电子设备中的视频压缩成为必不可少的处理方式，视频压缩在节省传输宽带和存储设备上愈发重要。
[0003]混合编码框架是视频压缩标准演进过程中一直采用的基础框架，从最早的H.261标准到主流的H.264/高级视频编码(advanced video coding，AVC)和H.265/高效视频编码(high efficiency video coding，HEVC)标准，以及正在研究中的多功能视频编码(Versatile Video Coding，VVC)标准，都采用了以块划分模块，帧内/帧间预测模块，变换模块，量化模块，系数编码模块为基础的压缩方法，降低视频信息的空间时间冗余，并利用人眼视觉特性进行高频信息的消除，取得了很好的压缩效果。相应的，视频解码过程中也采用了系数解码模块、反量化模块、反变换模块。
[0004]其中，系数编码模块是视频压缩混合编码框架中的重要部分，残差块经过变换和量化操作后，得到二维的量化系数块。系数编码模块对量化系数块进行二维到一维的转换，并将所有量化系数的位置和幅值信息进行编码后，写入码流中。量化系数块从二维转换为一维的方式称为扫描，由于变换模块可以采用离散余弦变换(discrete cosine transform，DCT)实现，系数编码块采用的扫描方式可以为Zig-zag或者对角扫描，更集中地完成对量化系数的扫描，以及在扫描过程中进行更合理的上下文建模及编码过程。
[0005]但在实际的应用场景中，量化系数的分布与多种因素有关，如帧内预测方向，帧类型，量化参数(quantity parameter，QP)等。这些造成了量化系数的方向性，稀疏性等不同类型的分布。在这样的分布下，Zig-zag扫描方式和对角扫描方式都会产生较多的零系数扫描位置，造成冗余编码及编码性能损失的问题。同样的，在系数解码端也存在冗余解码以及解码性能损失的问题。

技术实现思路

[0006]本申请实施例提供了一种系数编解码方法和系数编解码装置，用于减少冗余的编解码方式，提高系数编解码过程中的编解码性能。
[0007]为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：
[0008]第一方面，本申请实施例提供一种系数编码方法，包括：对残差块进行量化操作，以得到量化系数块；使用预设的多个模板确定所述量化系数块中的非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息，其中，所述多个模板包括：当前模板，所述非零系数对应所述当前模板的分布信息包括：所述非零系数在所述当前模板的内部区域以及外部区域的分布情况，其中，所述当前模板的内部区域小于或等于所述量化系数块的区域大小，且所述多个模板中不同模板的内部区域是不相同的；根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数
编码结果；根据所述多个模板分别对应的系数编码结果从所述多个模板中选择出目标模板，其中，所述目标模板和所述目标模板对应的系数编码结果包含于待发送的编码码流中。本申请实施例中基于量化系数的多样性分布，可以使用多种模板来确定非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息，从而可以使用非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息进行扫描和编码，在最终的待发送编码码流中包括从多个模板中选择出的目标模板以及该目标模板对应的系数编码结果，因此可以更好地调整整个量化系数块的各个量化系数的扫描方式及编码方式，有效地降低系数编码过程中的扫描代价和编码代价，从而可以减少冗余的编码方式，提高系数编码过程中的编码性能。
[0009]在一种可能的实现方式中，所述使用预设的多个模板确定所述量化系数块中的非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息，包括：确定对所述量化系数块进行扫描的基本单元；根据所述基本单元在所述当前模板的内部区域或者外部区域的分布情况确定所述基本单元的第一分布参数，其中，所述量化系数块中的非零系数对应所述当前模板的分布信息包括：所述当前模板的索引和所述基本单元的第一分布参数。本申请实施例中当前模板的索引和基本单元的第一分布参数可以作为当前模板对应的一组条件，根据当前模板的索引和所述基本单元的第一分布参数可以用于确定是否选择该当前模板作为目标模板。
[0010]在一种可能的实现方式中，当所述量化系数块中的所有基本单元都处于所述当前模板的内部区域时，所述基本单元的第一分布参数的取值为第一数值；或者，当所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的基本单元包括非零系数时，所述基本单元的第一分布参数的取值为第二数值。在该方案中，根据量化系数块中的基本单元包括的系数的取值以及基本单元与当前模板的位置关系，可以设置基本单元的第一分布参数的取值有多种，从而可以分别获取到基本单元的第一分布参数的多种取值，通过基本单元的第一分布参数可以获取到基本单元在当前模板的内部区域或者外部区域的分布情况。
[0011]在一种可能的实现方式中，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数点时，所述基本单元的第一分布参数包括：所述量化系数块中属于所述当前模板的内部区域的第一系数点的取值，以及所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的第二系数点的取值；其中，所述第一系数点的取值为所述量化系数块中属于所述当前模板的内部区域的系数点的取值；所述第二系数点的取值为所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的系数点的取值，或者，所述第二系数点的取值为零。在该方案中，基本单元的第一分布参数中的系数点可以分为两类，分别为量化系数块中属于当前模板的内部区域的第一系数点，以及量化系数块中属于当前模板的外部区域的第二系数点，则第一系数点和第二系数点的取值方式是不相同的，例如第一系数点的取值为量化系数块中属于当前模板的内部区域的系数点的取值。而第二系数点的取值有两种方式：一种是第二系数点的取值为量化系数块中属于当前模板的外部区域的系数点的取值，另一种第二系数点的取值为零，即可以强制设置量化系数块中属于当前模板的外部区域的系数点的取值为零。通过上述基本单元的第一分布参数中的第一系数点的取值和第二系数点的取值，可以获取到基本单元在当前模板的内部区域或者外部区域的分布情况。
[0012]在一种可能的实现方式中，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数点时，所述根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进
行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数编码结果，包括：根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息和预设的扫描方式确定所述量化系数块对应的待编码语法元素，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数点对应的量化系数位置信息和系数点对应的末位非零标识，或者，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数点对应的量化系数位置信息和所述量化系数块对应的末位非零位置坐标；当所述量化系数块中的所有非零系数都属于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种系数编码方法，其特征在于，包括：对残差块进行量化操作，以得到量化系数块；使用预设的多个模板确定所述量化系数块中的非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息，其中，所述多个模板包括：当前模板，所述非零系数对应所述当前模板的分布信息包括：所述非零系数在所述当前模板的内部区域以及外部区域的分布情况，其中，所述当前模板的内部区域小于或等于所述量化系数块的区域大小，且所述多个模板中不同模板的内部区域是不相同的；根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数编码结果；根据所述多个模板分别对应的系数编码结果从所述多个模板中选择出目标模板，其中，所述目标模板和所述目标模板对应的系数编码结果包含于待发送的编码码流中。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述使用预设的多个模板确定所述量化系数块中的非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息，包括：确定对所述量化系数块进行扫描的基本单元；根据所述基本单元在所述当前模板的内部区域或者外部区域的分布情况确定所述基本单元的第一分布参数，其中，所述量化系数块中的非零系数对应所述当前模板的分布信息包括：所述当前模板的索引和所述基本单元的第一分布参数。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述量化系数块中的所有基本单元都处于所述当前模板的内部区域时，所述基本单元的第一分布参数的取值为第一数值；或者，当所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的基本单元包括非零系数时，所述基本单元的第一分布参数的取值为第二数值。4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数点时，所述基本单元的第一分布参数包括：所述量化系数块中属于所述当前模板的内部区域的第一系数点的取值，以及所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的第二系数点的取值；其中，所述第一系数点的取值为所述量化系数块中属于所述当前模板的内部区域的系数点的取值；所述第二系数点的取值为所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的系数点的取值，或者，所述第二系数点的取值为零。5.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数点时，所述根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数编码结果，包括：根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息和预设的扫描方式确定所述量化系数块对应的待编码语法元素，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数点对应的量化系数位置信息和系数点对应的末位非零标识，或者，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数点对应的量化系数位置信息和所述量化系数块对应的末位非零位置坐标；
当所述量化系数块中的所有非零系数都属于所述多个模板中的当前模板的内部区域时，对所述当前模板的内部区域进行扫描，且跳过对所述当前模板的外部区域的扫描；对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数对应的待编码语法元素进行编码，以得到所述当前模板对应的系数编码结果。6.根据权利要求2至4中任一项所述的方法，其特征在于，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数点时，所述根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数编码结果，包括：根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息和预设的扫描方式确定所述量化系数块对应的待编码语法元素，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数点对应的量化系数位置信息和系数点对应的末位非零标识，或者，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数点对应的量化系数位置信息和所述量化系数块对应的末位非零位置坐标；当所述量化系数块中属于所述多个模板的当前模板的外部区域存在非零系数时，对所述当前模板的内部区域和外部区域进行扫描；对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数对应的量化系数位置信息进行编码，且跳过对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数对应的末位非零标识的编码，且对从所述当前模板的外部区域扫描到的非零系数对应的待编码语法元素进行编码，以得到所述当前模板对应的系数编码结果；或者，当所述量化系数块中属于所述多个模板的当前模板的外部区域存在非零系数时，对所述当前模板的内部区域和外部区域进行扫描；对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数对应的量化系数位置信息进行编码，且对从所述当前模板的外部区域扫描到的非零系数对应的待编码语法元素进行编码，且对所述量化系数块对应的末位非零位置坐标进行编码，以得到所述当前模板对应的系数编码结果。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对所述量化系数块对应的末位非零位置坐标进行编码，包括：根据所述当前模板对所述量化系数块对应的末位非零位置坐标进行编码。8.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数组时，所述基本单元的第一分布参数包括：所述量化系数块中属于所述当前模板的内部区域的第一系数组的取值，以及所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的第二系数组的取值；其中，所述第一系数组的取值包括所述量化系数块中属于所述当前模板的内部区域的系数点的取值；所述第二系数组的取值包括所述量化系数块中属于所述当前模板的外部区域的系数点的取值，或者，所述第二系数组的取值包括零。9.根据权利要求2或3或8所述的方法，其特征在于，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数组时，所述根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数编码结果，包括：根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息和预设的扫描方式确定所述量化系数块对应的待编码语法元素，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所
述量化系数块中的系数组对应的量化系数组位置信息和系数组对应的末位非零标识，或者，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数组对应的量化系数位置信息和所述量化系数块对应的末位非零位置坐标；当所述量化系数块中的所有非零系数组都属于所述多个模板中的当前模板的内部区域时，对所述当前模板的内部区域进行扫描，且跳过对所述当前模板的外部区域的扫描；对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数组对应的待编码语法元素进行编码，以及对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数组包括的非零系数对应的待编码语法元素进行编码，以得到所述当前模板对应的系数编码结果。10.根据权利要求2或3或8所述的方法，其特征在于，当所述基本单元为所述量化系数块中的系数组时，所述根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息分别对所述量化系数块进行扫描和编码，以得到所述多个模板分别对应的系数编码结果，包括：根据所述非零系数对应所述多个模板中每个模板的分布信息和预设的扫描方式确定所述量化系数块对应的待编码语法元素，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数组对应的量化系数组位置信息和系数组对应的末位非零标识，或者，所述量化系数块对应的待编码语法元素包括：所述量化系数块中的系数组对应的量化系数位置信息和所述量化系数块对应的末位非零位置坐标；当所述量化系数块中属于当前模板的外部区域存在非零系数组时，对所述当前模板的内部区域和外部区域进行扫描；对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数组对应的量化系数组位置信息行编码，且跳过对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数组对应的末位非零标识的编码，且对从所述当前模板的外部区域扫描到的非零系数组对应的待编码语法元素进行编码，以及对从所述当前模板的内部区域和外部区域扫描到的非零系数组包括的非零系数对应的待编码语法元素进行编码，以得到所述当前模板对应的系数编码结果；或者，当所述量化系数块中属于当前模板的外部区域存在非零系数组时，对所述当前模板的内部区域和外部区域进行扫描；对从所述当前模板的内部区域扫描到的非零系数组对应的量化系数组位置信息行编码，且对所述量化系数块对应的末位非零位置坐标进行编码，且对从所述当前模板的外部区域扫描到的非零系数组对应的待编码语法元素进行编码，以及对从所述当前模板的内部区域和外部区域扫描到的非零系数组包括的非零系数对应的待编码语法元素进行编码，以得到所述当前模板对应的系数编码结果。11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，所述对所述量化系数块对应的末位非零位置坐标进行编码，包括：根据所述当前模板对所述量化系数块对应的末位非零位置坐标进行编码。12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述多个模板分别对应的系数编码结果从所述多个模板中选择出目标模板，包括：根据所述多个模板分别对应的系数编码结果分别获取所述多个模板对应的系数编码代价；从所述多个模板对应的系数编码代价中选择出最小代价，其中，所述目标模板为选择出的最小代价对应的模板。13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其特征在于，所述多个模板中每个模板，
包括：第一模块、第二模块和第三模块，其中，所述第一模块位于所述量化系数块的左侧垂直方向上，所述第二模块位于所述量化系数块的左上角区域，所述第三模块位于所述量化系数块的上侧水平方向上。14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述多个模板中每个模板包括1个第二模块，所述第二模块的区域大小与所述量化系数块的区域大小之间的比值大于0，且小于或等于1；和/或，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：牛犇犇，王力强，郑建铧，何芸，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：